枣(Ziziphus jujube Mill.)高通量测序与响应盐胁迫的microRNA功能研究

Jujube is an original perculiar species of China. Chinese jujube industry is flourishing in Xinjiang in last ten years.However, Salinity is a severe and increasing constraint on the productivity, quality and distribution of Chinese jujube in Xinjiang.So far, research on the salt tolerance of jujube has been focused mainly at the morphological and physiological levels, the molecular regulation mechanisms involved in the salt tolerance of jujube are poorly known. A list of miRNAs in jujube has never been generated. In this study, High-throughput Sequencing was employed to discover conserved miRNAs and novel miRNAs in acid jujube (Z.acidojujuba C.Y.Cheng etM.J.Liu) The Salt-responsive miRNAs and their targets were identified. To understand biological function of miRNAs in response to salt stress in jujube using transgenic Arabidopsis.We sought to set the basis for better understanding the mechanism of jujube in response to salt stress. miRNAs system seemed to contribute to provide new ideas for improving and taking advantage of alkaline soil in Xinjiang in the future.

枣(Ziziphus jujuba Mill.)是原产我国的特有果树，新疆的红枣产业近十年来蓬勃发展，但是盐碱胁迫影响了枣树的分布、枣果的产量和品质。迄今为止，国内外对枣树耐盐性的研究主要集中于形态学和生理学水平，对其分子调控机制知之甚少，枣树miRNAs的信息尚未见报道。 本项目以酸枣 (Z.acidojujuba C.Y.Cheng etM.J.Liu)为实验材料，应用高通量测序的方法，对枣进行小RNA测序。鉴定枣的保守miRNA，挖掘新的miRNA和靶基因。筛选参与枣盐胁迫应答的miRNA及其靶基因，运用转基因拟南芥验证miRNA生物功能，旨在为更好地阐明枣树的耐盐机制提供科学的理论依据，以期将来为新疆盐碱地的改良和利用提供新的思路和途径。

本项目以酸枣（Ziziphus acidojujuba C. Y. Cheng et M. J.Liu）水培幼苗为试验材料，研究了不同浓度NaCl（0、50、100、150 和200 mmol·L-1）处理对酸枣活性氧、细胞膜透性、根系活力、不同器官Na+、K+、Ca2+和Mg2+离子含量的影响。构建了对照组CK、150 mmol·L-1NaCl处理酸枣6 h、12 h、24 h和48 h的5个小分子RNA文库，比较了不同文库小RNA的序列、长度、首位碱基偏好性，鉴定了不同样品的已知miRNA，预测了新的miRNA及其靶基因。通过小RNA测序，在5个小RNA文库中分别获得11,808,185、11,260,090、12,275,617、12,200,968、11,420,737条reads。与miRBase数据库进行BLAST比对，分别鉴定出118、96、98、97、98个已知miRNA，同时预测到545、258、311、350、188个新miRNA前体以及355、164、200、220和125个成熟体，并对miRNA的靶基因进行了预测。构建了CK和NaCl处理2个酸枣叶片降解组文库，通过降解组测序鉴定已知miRNA和新miRNA的靶基因，通过对CK和NaCl两个降解组文库的高通量测序，分别得到634,882,392和601,821,464条reads，分别有10,517,778（77.86%）和9,947,967（77.69%）条reads能够比对到枣（Ziziphus jujuba Mill.）基因组上。利用Rfam、GenBank等数据库对得到的序列进行分类注释，并对mRNA来源的片段进行miRNA降解位点鉴定。预测到已知和新miRNA的232个靶基因，其中57个为28个已知miRNA靶基因，175个为126个新miRNA的靶基因。功能分析显示，这些靶基因参与酸枣生长发育、转录调节、胁迫应答等方面，其中部分基因与酸枣响应NaCl胁迫相关。另外，本试验还研究了10 mmol·L-1 CaCl2对NaCl胁迫下酸枣幼苗的影响，探索钙缓解盐胁迫的理论机制。为进一步研究酸枣响应盐胁迫的miRNA功能研究提供依据，为揭示酸枣耐盐的调控机制提供素材，为进一步在盐碱地上发展枣产业提供参考信息。